پروتکل BGP (مخفف Border Gateway Protocol) یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های مسیریابی در اینترنت است که به‌عنوان ستون فقرات ارتباطی شبکه جهانی عمل می‌کند. این پروتکل وظیفه تبادل اطلاعات مسیریابی میان سیستم‌های خودمختار (AS – Autonomous System) را بر عهده دارد و به شبکه‌ها کمک می‌کند تا بهترین مسیر را برای انتقال داده‌ها انتخاب کنند. بدون وجود BGP اینترنت جهانی نمی‌تواند به شکلی یکپارچه و پایدار عمل کند، زیرا این پروتکل مسئول مدیریت و هماهنگی مسیرهای ارتباطی بین میلیون‌ها شبکه و ارائه‌دهنده خدمات اینترنتی در سراسر جهان است.

پروتکل BGP چیست؟ 

پروتکل BGP (مخفف Border Gateway Protocol) یکی از حیاتی‌ترین پروتکل‌های مسیریابی است که زیرساخت اینترنت جهانی را تشکیل می‌دهد. این پروتکل برای تبادل اطلاعات مسیریابی میان سیستم‌های خودگردان (Autonomous Systems یا AS) طراحی شده است و به شناسایی بهترین مسیرها برای انتقال داده‌ها کمک می‌کند. در حقیقت BGP مانند چسبی است که اجزای مختلف اینترنت را کنار هم نگه می‌دارد و از پایداری و کارایی شبکه‌های متصل اطمینان حاصل می‌کند. این پروتکل از پورت TCP 179 برای تبادل اطلاعات استفاده کرده و بر پایه استانداردهای TCP/IP طراحی شده است. نسخه فعلی این پروتکل، یعنی BGPv4 در RFC 1163 تعریف شده و همچنان به‌روزرسانی می‌شود.

اینترنت را می‌توان شبکه‌ای از شبکه‌ها در نظر گرفت، جایی که هر گروه از شبکه‌های مدیریت‌شده توسط سازمان‌های مختلف به یکدیگر متصل می‌شوند. این گروه‌ها، که به آن‌ها سیستم‌های خودگردان گفته می‌شود، شامل سازمان‌های بزرگی مانند ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISPها)، آژانس‌های دولتی، دانشگاه‌ها و شرکت‌های بزرگ هستند. وظیفه اصلی BGP تبادل اطلاعات مسیریابی بین این سیستم‌ها و ایجاد هماهنگی میان آن‌ها است تا کاربران نهایی بتوانند بدون وقفه و با بهترین مسیر ممکن به خدمات اینترنتی دسترسی داشته باشند.

نقش پروتکل BGP در اینترنت

پروتکل BGP را می‌توان به‌عنوان ستون فقرات اینترنت توصیف کرد که شبکه‌های مستقل یا سیستم‌های خودگردان (AS) را به یکدیگر متصل می‌کند. این پروتکل نقش کلیدی در تبادل اطلاعات مسیریابی میان این سیستم‌ها ایفا می‌کند و تضمین می‌کند که داده‌ها به درستی از مبدأ به مقصد هدایت شوند. اینترنت که به‌عنوان مجموعه‌ای از شبکه‌های به هم پیوسته شناخته می‌شود، برای عملکرد بی‌نقص خود به پروتکل‌هایی مانند BGP وابسته است تا مسیرهای مناسب برای انتقال ترافیک میان شبکه‌ها را پیدا و مدیریت کند.

در این فرآیند، مسیریاب‌های BGP که در مرزهای هر سیستم خودگردان قرار دارند، اطلاعاتی درباره مسیرها و دسترسی به شبکه‌های دیگر مبادله می‌کنند. این اطلاعات شامل پیشوندهای آی‌پی آدرس و سیاست‌های مسیریابی است که توسط هر AS تعیین می‌شود. با اشتراک‌گذاری مداوم این داده‌ها، جدول‌های مسیریابی به‌روز باقی می‌مانند و مسیریاب‌ها قادر خواهند بود بهترین مسیر را براساس معیارهایی مانند تعداد گره‌ها، سیاست‌های تعریف‌شده یا اولویت‌های ترافیکی انتخاب کنند. به لطف BGP اینترنت به‌عنوان یک شبکه جهانی پایدار و انعطاف‌پذیر عمل می‌کند و امکان تبادل بی‌وقفه اطلاعات را میان میلیاردها دستگاه فراهم می‌سازد.

BGP چگونه کار می‌کند؟

• ایجاد ارتباط بین مسیریاب‌ها (BGP Peering)

اولین گام در عملکرد پروتکل BGP ایجاد ارتباط بین مسیریاب‌ها از طریق فرآیندی به نام Peering است. در این مرحله، دو مسیریاب که ممکن است متعلق به یک سیستم خودمختار (در iBGP) یا دو سیستم خودمختار مختلف (در eBGP) باشند، یک ارتباط TCP بر روی پورت 179 برقرار می‌کنند. این ارتباط به آن‌ها اجازه می‌دهد اطلاعات مسیریابی را با یکدیگر تبادل کنند. پس از برقراری ارتباط، مسیریاب‌ها پیام‌های OPEN ارسال می‌کنند تا پارامترهای ارتباطی را تأیید کنند.

• تبادل اطلاعات مسیریابی (Route Advertisement)

پس از ایجاد Peering، مسیریاب‌ها اطلاعات مربوط به مسیرهای قابل دسترس خود را از طریق پیام‌های UPDATE با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. این اطلاعات شامل پیشوندهای IP، مسیرهای ارجح، و سیاست‌های مسیریابی است. هر مسیریاب این داده‌ها را به جدول مسیریابی خود اضافه کرده و بر اساس قوانین و سیاست‌های محلی (Local Policy) بهترین مسیر را انتخاب می‌کند. سپس مسیرهای جدید را به مسیریاب‌های دیگر در شبکه ارسال می‌کند.

• انتخاب بهترین مسیر (Path Selection)

یکی از ویژگی‌های کلیدی BGP فرآیند انتخاب بهترین مسیر برای انتقال داده‌ها است. این انتخاب بر اساس معیارهایی مانند طول مسیر (AS-PATH)، اولویت (LOCAL_PREF) و نوع مسیر (MED یا Multi-Exit Discriminator) انجام می‌شود. BGP همیشه تلاش می‌کند مسیری را انتخاب کند که از نظر پایداری و سرعت بهترین باشد، اما این انتخاب ممکن است تحت تأثیر سیاست‌های شبکه نیز قرار گیرد.

• به‌روزرسانی و نگهداری ارتباط (Keepalive and Updates)

برای حفظ ارتباط فعال بین مسیریاب‌ها، پیام‌های Keepalive به‌طور دوره‌ای ارسال می‌شوند. این پیام‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که ارتباط TCP بین مسیریاب‌ها قطع نشده است. علاوه بر این، اگر تغییری در وضعیت مسیرها ایجاد شود (مانند اضافه شدن یا حذف یک مسیر)، مسیریاب‌ها پیام‌های UPDATE جدید ارسال می‌کنند تا جداول مسیریابی در سراسر شبکه به‌روز باقی بماند.

• حذف مسیرهای نامعتبر (Route Withdrawal)

در صورت از دسترس خارج شدن یک مسیر، مسیریاب مربوطه این تغییر را از طریق پیام‌های Withdrawal به سایر مسیریاب‌ها اعلام می‌کند. این فرآیند تضمین می‌کند که مسیرهای نامعتبر یا قدیمی از جداول مسیریابی حذف شده و شبکه به درستی به مسیرهای جایگزین هدایت شود. این مکانیزم به پایداری و قابلیت اطمینان BGP کمک می‌کند.

انواع BGP و تفاوت آنها

BGP داخلی (iBGP)

پروتکل BGP داخلی (iBGP) به ارتباطات مسیریابی درون یک سیستم خودمختار (AS) اختصاص دارد. در این نوع از BGP، تمامی مسیریاب‌های موجود در یک AS اطلاعات مسیریابی را مستقیماً به یکدیگر ارسال می‌کنند. هدف اصلی iBGP این است که تمامی مسیریاب‌های درون AS یک دیدگاه یکسان از مسیرها داشته باشند تا داده‌ها به درستی در داخل سیستم توزیع شوند. برای جلوگیری از ایجاد حلقه‌های مسیریابی iBGP نیازمند این است که همه مسیریاب‌ها به یکدیگر Peering داشته باشند یا از مکانیزم‌هایی مانند Route Reflectors برای کاهش تعداد ارتباطات استفاده شود.

یکی از ویژگی‌های مهم iBGP این است که مسیرهایی که از طریق آن دریافت می‌شوند، بدون تغییر به سایر ASها ارسال نمی‌شوند. این محدودیت به دلیل سیاست‌های مسیریابی و پایداری سیستم اعمال می‌شود. بنابراین، iBGP عمدتاً برای مدیریت ترافیک داخلی و هماهنگی مسیریاب‌های درون یک AS به کار می‌رود و معمولاً در شبکه‌های بزرگ، مانند شبکه‌های خدمات‌دهندگان اینترنت (ISP) یا شرکت‌های بزرگ با چندین شعبه، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

BGP خارجی (eBGP)

پروتکل BGP خارجی (eBGP) برای تبادل اطلاعات مسیریابی میان سیستم‌های خودمختار (AS) مختلف استفاده می‌شود. برخلاف iBGP که محدود به داخل یک AS است، eBGP در مرزهای شبکه عمل می‌کند و به مسیریاب‌های موجود در ASها امکان می‌دهد اطلاعات مسیرهای قابل دسترس خود را به یکدیگر اعلام کنند. این نوع از BGP برای انتقال ترافیک بین شبکه‌های مستقل مانند شبکه‌های ISPها، دانشگاه‌ها و سازمان‌های بزرگ حیاتی است.

یکی از تفاوت‌های مهم eBGP با iBGP این است که در eBGP مسیرهای دریافت‌شده از یک AS می‌توانند مستقیماً به ASهای دیگر منتقل شوند. این فرآیند به شبکه‌ها اجازه می‌دهد که نه تنها اطلاعات مسیریابی را تبادل کنند، بلکه سیاست‌های خاص خود را نیز اعمال نمایند. eBGP همچنین معمولاً از TTL (Time to Live) پایین‌تری استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که مسیریاب‌ها به صورت مستقیم به یکدیگر متصل هستند و احتمال بروز حلقه‌های مسیریابی کاهش یابد.

مشکلات امنیتی رایج در BGP

• BGP Hijacking

Hijacking یکی از جدی‌ترین مشکلات امنیتی در پروتکل BGP است. در این حمله، یک سیستم خودمختار (AS) به‌طور عمدی یا تصادفی اطلاعات مسیریابی اشتباه را منتشر می‌کند و باعث می‌شود ترافیک به سمت مسیرهای نادرست هدایت شود. این اتفاق می‌تواند به سرقت اطلاعات حساس، حملات انکار سرویس (DoS) یا حتی از دسترس خارج شدن بخشی از اینترنت منجر شود. از آنجا که BGP بر اساس اعتماد متقابل کار می‌کند، در برابر چنین حملاتی آسیب‌پذیر است، مگر اینکه مکانیزم‌های امنیتی مانند تأیید هویت و امضای دیجیتال پیاده‌سازی شوند.

• Route Leaks

Route Leaks زمانی رخ می‌دهد که اطلاعات مسیریابی به شکلی غیرمجاز و نادرست به دیگر سیستم‌های خودمختار منتقل می‌شود. این مشکل معمولاً به دلیل پیکربندی نادرست مسیریاب‌ها یا نقض سیاست‌های مسیریابی بین سیستم‌های خودمختار ایجاد می‌شود. نتیجه این اتفاق می‌تواند افزایش تأخیر، ازدحام ترافیک و اختلال در سرویس‌دهی باشد. برای مقابله با Route Leaks، استفاده از پروتکل‌ها و استانداردهایی مانند RPKI (Resource Public Key Infrastructure) و اعمال دقیق سیاست‌های مسیریابی ضروری است.

Route Leaks چیست؟ نشت مسیر چگونه امنیت شبکه را به خطر می‌اندازد؟

جمع‌بندی…

پروتکل BGP به‌عنوان ستون فقرات اینترنت نقش حیاتی در تبادل اطلاعات مسیریابی و اتصال شبکه‌ها ایفا می‌کند. این پروتکل با مدیریت ارتباط بین سیستم‌های خودمختار و تعیین بهترین مسیرها، عملکرد روان و پایدار اینترنت را تضمین می‌کند. با این حال مشکلات امنیتی مانند BGP Hijacking و Route Leaks نشان‌دهنده چالش‌های مهمی هستند که نیازمند توجه و به‌کارگیری مکانیزم‌های امنیتی پیشرفته می‌باشند. درک بهتر BGP و مسائل مرتبط با آن برای بهبود امنیت و کارایی شبکه‌های اینترنتی ضروری است.